В печени избыток глюкозы преобразуется в. Гликогенез биохимия. Перераспределение крови в организме

О пользе и вреде глюкозы, последствиях ее передозировки существует немало полезной информации. Внесем свою лепту и мы. Для начала нужно выяснить, что представляет собой данный продукт.

Глюкоза – это углевод – моносахарид. По-другому ее называют декстрозой или же виноградным сахаром. Является, прежде всего, натуральным питательным веществом, которое дает людям энергию, помогает преодолеть стрессовые ситуации и усиливает метаболизм.

Значение

Разговоры о пользе данного продукта и его прекрасных свойствах на сегодняшний день слышал уже каждый. Это бесцветное вещество без запаха, сладковатое на вкус и растворимое в воде. Чем полезна глюкоза? Ее преподносят, как замечательную альтернативу сахару, так и есть, ведь сейчас все натуральное ценится очень высоко. Наиболее высокое ее содержание в соке винограда (отсюда, кстати, и происходит второе название вещества), а также в некоторых фруктах.

Однако не нужно думать, что глюкоза не может нанести вред организму. Превышение суточной нормы может быть чреватым для организма. Могут возникнуть тяжелейшие заболевания. Повышенное содержание виноградного сока называется гипергликемией.

Дозировка и суточная норма

Норма глюкозы для человека составляет 3,4-6,2 ммоль/л. При нехватке или же, наоборот, повышенном содержании в крови, возникают болезненные отклонения. В печени избыток глюкозы преобразуется в гликоген.

Если организм не вырабатывает достаточное количество , необходимого для нормальной работы поджелудочной железы, тогда моносахариди не попадает в клетки и накапливается в крови. Это тяжелейшее заболевание в медицине именуется сахарным диабетом.

При неправильном питании, низкоуглеводных или попросту несбалансированных диетах, может возникнуть нехватка вещества в организме. Данное состояние может повлечь за собой спутанность сознание, медленную работу головного мозга и анемию.

Польза

О пользе и вреде глюкозы сказано уже достаточно много.

Всем известно, что питательные вещества, полученные из съеденной пищи, усваиваются людьми в качестве белков, жиров и углеводов. Последние компоненты, в свою очередь, расщепляются на глюкозу и фруктозу. Виноградный сок транспортирует в клетки организма полезные вещества, наполняет их энергией.

Глюкоза влияет на работу сердечно – кровеносной, нервной, дыхательной и мышечной систем.

Также не секрет, что более половины энергии человек получает благодаря приему в пищу продуктов, с высоким содержанием этого вещества, а также гликогену, который синтезируется в печени.

Огромную пользу оказывает на центральную нервную систему, потому что головной мозг для поддержания своей работы, использует исключительно этот моносахарид. А при недостатке или вовсе отсутствии глюкозы, нервная система и клетки крови начинают тратить запасы гликогена.

Также благотворное влияние этого моносахарида проявляется:

В повышении настроения и защите во время стрессовых ситуаций.
В поддержании работы сердечно – сосудистой системы на достаточном уровне.
В восстановлении мышц. Ученые и врачи, уже давным-давно доказали эффективность приема глюкозы после физической нагрузки, наравне с белками. Чем быстрее, после физической активности, в кровь попадет глюкоза, тем быстрее мышечная ткань начнет восстанавливаться.
Восстановление энергии.
Улучшение психической деятельности, обучаемости и умственных способностей.

Полезные свойства

Виноградный сок – крайне важный для жизнеспособности организма компонент. Благодаря своей низкой калорийности, он очень быстро усваивается кровь.

Влияние глюкозы сказывается на работе сердечно-сосудистой системы, печени, мышц. В результате ее употребления сердце может биться, а мышцы – сокращаться. Умственные способности и обучаемость усиливаются, а работа нервной системы нормализуется.

Вред

Как уже было сказано, нехватка глюкозы называется гипогликемией и может давать абсолютно разные симптомы. Одно можно сказано точно – вред от данного расстройства достаточно велик.

В первую очередь нехватка виноградного сока сказывается на работе центральной нервной системы. Ведь она, является крайне чувствительной. Наступает ухудшение работы мозга, у человека нарушается зрительная память, становиться очень трудно решать какие бы то ни было задачи.

Обстоятельств, которые способствуют гипогликемии, может быть несколько. Например, диабетиков этот недуг может сопровождать всю жизнь. Другие причины – это строгие диеты с несбалансированным количеством белков, жиров и углеводов, нерегулярное питание, опухоль поджелудочной железы.

Симптомы таковы:

озноб:
плохая координация движений;
тремор рук и ног;
низкая мыслительная деятельность;
спутанность сознания;
плохая память.

Но, в свою очередь, передозировка глюкозы, а, точнее, высокий уровень потребления данного моносахарида, может способствовать:

Увеличению массы тела, набору лишних килограммов, преждевременному ожирению.
Появлению тромбов в крови.
Атеросклерозу.
Повышенному уровню холестерина.

Противопоказания

Есть несколько категорий людей, которым крайне нежелателен, а то и вообще запрещен прием глюкозы в пищу. Это, например, всем известные диабетики, организм которых, даже на съеденную конфету или апельсин реагирует резким скачком углевода в крови.

Больным сахарным диабетом стоит свести употребление продуктов, содержащих данный компонент к минимуму. Только при таких условиях, больные могут сохранить свою сердечно – сосудистую систему в порядке.

Еще для людей пенсионного возраста и стариков также прием глюкозы должен быть минимальным. Поскольку при ее повышенном уровне, у них нарушается обмен веществ.

Больным ожирением стоит избегать сладостей, содержащих глюкозу, по причине того, что ее избыток в организме превращается в триглицерид и способствует ишемической болезни сердца, возникновению тромбов.

Назначение

Существуют ситуации, когда врач назначает дополнительное употребление моносахарида пациенту. К таким обстоятельствам относят:

в период реабилитации после операции;
при беременности, если у плода недостаток веса;
при отравлении наркотиками или же различными химическими веществами;
при длительных инфекционных болезнях.

Выпуск продукции

Данный моносахарид выпускают также в разных формах, для удобного применения. Например:

В виде таблеток – эта форма предназначена для улучшения работы мозга и быстрой обучаемости;
В виде раствора для установки капельниц – данную форму назначают также животным. В случае лечения собак, при рвоте и поносе, применяют раствор глюкозы во избежание обезвоживания;
В виде инъекций внутривенно – в таком случае глюкоза выполняет функцию мочегонного медикамента.

Видео: глюкоза и гликоген, что это такое?

Применение

Кроме медикаментозного применения, глюкоза играет основную роль в процессе брожения. Поэтому применяется в изготовлении кисломолочной продукции (кефира, ряженки и др.), а также виноградных вин, кваса, хлебобулочных изделий.

Используется также во врачебной практике при инфекции, синдроме хронической усталости и слабом иммунитете.

Можно подвести итог: глюкоза – крайне важный для организма источник питания и возникновения энергии.

При приеме допустимых доз, моносахарид усиливает работу мозга, улучшает общее самочувствие организма и повышает настроение. Но при его нехватке или избытке в крови, возникает риск появления тромбов, онкологических заболеваний, ожирения и повышенного давления.

Они осуществляют транспорт глюкозы между клетками и кровью по градиенту концентрации (в отличие от переносчиков, транспортирующих мсх при их всасывании в кишечнике против градиента концентрации). GluT1 находится в эндотелии ГЭБ. Он служит для обеспечения глюкозой мозга. GluT2 в стенке кишечника, печени и почках - органах, осуществляющих выделение глюкозы в кровь. GluT3 находится в нейронах мозга. GluT4 - главный переносчик глюкозы в мышцах и адипоцитах. GluT5 находится в тонкой кишке, подробности его функции неизвестны.

Особенно интенсивно используют глюкозу следующие клетки и ткани: 1) нервная ткань, т.к. для нее глюкоза - единственный источник энергии, 2) мышцы (для выработки энергии на сокращения), 3) стенка кишечника (процессы всасывания различных веществ требуют затраты энергии), 4) почки (образование мочи - процесс энергозависимый), 5) надпочечники (необходима энергия для синтеза гормонов); 6) эритроциты; 7) жировая ткань (глюкоза необходима для нее как источник глицерина для образования ТАГ); 8) молочная железа, особенно в период лактации (глюкоза необходима для образования лактозы).

В тканях около 65% глюкозы окисляется, 30% идет на липонеогенез, 5% на гликогеногенез.

Глюкостатическая функция печени обеспечивается тремя процессами: 1) гликогеногенезом, 2) гликогенолизом, 3) глюконеогенезом (синтез глюкозы из промежуточных продуктов распада белков, липидов, углеводов).

При увеличении глюкозы в крови ее избыток используется на образование гликогена (гликогеногенез). При уменьшении содержания глюкозы в крови усиливается гликогенолиз (распад гликогена) и глюконеогенез. Под действием алкоголя глюконеогенез тормозится, что сопровождается падением глюкозы в крови при большом количестве выпитого алкоголя. Клетки печени, в отличие от других клеток способны пропускать глюкозу в обоих направлениях в зависимости от концентрации глюкозы в межклеточном веществе и крови. Т.о., печень выполняет глюкостатическую функцию, поддерживая постоянство содержания глюкозы в крови, которое равно 3,4-6,1 мМ/л. Додней после рождения отмечается физиологическая гипогликемия, это связано с тем, что связь с матерью после родов прекратилась, а своих запасов гликогена мало.

Гликогеногенез 5% глюкозы превращается в гликоген. Образование гликогена называется гликогеногенезом. 2/5 запасов гликогена (примерно 150 грамм) откладывается в паренхиме печени в виде глыбок (10% на сырую массу печени). Остальной гликоген откладывается в мышцах и других органах. Гликоген служит резервом УГВ для всех органов и тканей. Запас УГВ в виде гликогена обусловлен тем, что гликоген как ВМС в отличие от глюкозы не повышает осмотического давления клеток.

Гликогеногенез - сложный, многоступенчатый процесс, который состоит из следующих стадий - реакции знать (только текст)см. материалы стр.35:

1 - Образование глюкозо-6-фосфата - в печени под действием глюкокиназы, а в других тканях под действием гексокиназы глюкоза фосфорилируется и превращается в глюкозо-6-фосфат (реакция необратимая).

2 - Превращение глюкозо-6-фосфата в глюкозо-1-фосфат Под действием фосфоглюкомутазы из глюкозо-6-фосфата образуется глюкозо-1-фосфат (реакция обратимая).

3 - Образование УДФ-глюкозы - глюкозо-1-фосфат взаимодействует с УТФ под действием УДФГ-пирофосфорилазы и образуется УДФ-глюкоза и пирофосфат (реакция обратимая)

4 - Удлинение цепи гликогена начинается с включения в работу фермента гликогенина: УДФ-глюкоза взаимодействует с ОН группой тирозина в составе фермента гликогенина (УДФ отщепляется и в дальнейшем при перефосфорилировании вновь дает УТФ). Затем гликозилированный гликогенин взаимодействует с гликогенсинтазой, под действием которой к первому остатку глюкозы через 1-4 связь присоединяется еще до 8 молекул УДФ-глюкозы. При этом УДФ отщепляется (реакции см. стр.Биохимия в схемах и рисунках, 2изд. - Н.Р. Аблаев).

5 - Ветвление молекулы гликогена - под действием амило(14)(16)-трансглюкозидазы происходит образование альфа(16)-гликозидной связи (см. пленку, не списывать).

Таким образом, 1) в образовании зрелой молекулы гликогена принимают участие гликогенсинтетаза и амилотрансглюкозидаза; 2) для синтеза гликогена требуется много энергии - для присоединения 1молекулы глюкозы к фрагменту гликогена используется 1молекула АТФ и 1 молекула УТФ; 3) для инициации процесса обязательно наличие затравки гликогена и екоторые специализированные белки-праймеры; 4) этот процесс не безграничен - избыток глюкозы превращается в липиды.

Гликогенолиз Процесс распада гликогена осуществляется 2 путями: 1 путь - фосфоролиз, 2 путь - гидролиз.

Фосфоролиз происходит во многих тканях (сразу пишем реакции, на откр. Только текст). При этом к крайним молекулам глюкозы присоединяются фосфорные кислоты и одновременно происходит их отщепление в виде глюкозо-1-фосфатов. Ускоряет реакцию фосфорилаза. Глюкозо-1-фосфат затем переходит в глюкозо-6-фосфат, который не проникает через клеточную мембрану и используется только там где образовался. Такой процесс возможен во всех тканях кроме печени, в которой много фермента глюкозо-6-фосфатазы, который ускоряет отщепление фосфорной кислоты и при этом образуется свободная глюкоза, которая может поступать в кровь - показать на пленке, реакции знать, см. материалы стр.36-37 (на откр. не списывать).

Обязательно в виде текста - Фосфорилаза не действует на альфа(16)гликозидные связи. Поэтому окончательное разрушение гликогена осуществляется амило-1,6-глюкозидазой. Этот фермент проявляет 2 вида активности. Во-первых, активность трансферазы, которая переносит фрагмент из 3-х молекул глюкозы с альфа(16)положения в альфа(14)положение. Во-вторых, активность глюкозидазы, которая ускоряет отщепление свободной глюкозы на уровне альфа(16) гликозидной связи (см. пленку).

Второй путь гликогенолиза - гидролиз, осуществляется преимущественно в печени под действием гамма-амилазы. При этом происходит отщепление крайней молекулы глюкозы от гликогена и свободная глюкоза может поступать в кровь реакции знать, см. материалы стр. 37, показать на пленке.

Т.о., в результате гликогенолиза образуется или глюкозо-монофосфат (при фосфоролизе) или свободная глюкоза (при гидролизе), которые используется на синтетические процессы или подвергаются распаду (окислению).

Kombatan & Mano Mano Supercamp & Competitions 2018 Перейти.

10th International training seminar of sports judges Перейти.

Stage Di Kali 14&15 Ottobre Перейти.

Internationales Sommercamp Taekwondo Friedrichshafen Перейти.

Международный турнир по каратэ "Кубок Черного Моря" пройдет в шестнадцатый раз Перейти.

Combat Ju-Jutsu Open European Championship 2017 Перейти.

Кубок України з Комбат Дзю-Дзюцу 2017 Перейти.

Відкриті Всеукраїнські змагання з виду бойового мистецтва Макотокай карате з ПОСИЛЕННОЇ ФІЗИЧНОЇ ПІДГОТОВКИ Перейти.

Вариант защиты от ножа по школе кэмпо-дзюц Перейти.

Куботан и явара: использование в самозащите Перейти.

Защиты от атаки автоматом со штык-ножом Перейти.

A new illustrated book on Shastra vidya by researcher, writer and illustrator, Harjt Singh Sagoo Перейти.

С ЮБИЛЕЕМ ОТ КОЛЛЕГ! Перейти.

ЧИТАЙТЕ В февральском НОМЕРЕ Перейти.

Специализированный клуб единоборств «Джук Лум» Перейти.

Окинава Каратэ-до Киокай Украина (ОКИКУКАЙ Украина) Перейти.

УКРАЇНСЬКА ФЕДЕРАЦІЯ ХОРТИНГУ ДНІПРОПЕТРОВСЬКА ФЕДЕРАЦІЯ ХОРТИНГУ ХОРТИНГ-ЦЕНТР Перейти.

Спортивный клуб «Шелест» Перейти.

Cамобытность боевых искусств Перейти.

«ЖЕЛЕЗНАЯ РУБАШКА» УЭТИ РЮ: ИНТЕРВЬЮ С ВЛАДИМИРОМ ПОПОВИЧЕМ Перейти.

Snake Blocker – легендарный индейский воин современности Перейти.

Превращение глюкозы в клетках

При поступлении глюкозы в клетки осуществляется фосфорилирование глюкозы. Фосфорилированная глюкоза не может пройти через цитоплазматическую мембрану и остается в клетке. Реакция требует энергии АТФ и практически необратима.

Общая схема превращения глюкозы в клетках:

Метаболизм гликогена

Пути синтеза и распада гликогена различаются, что позволяет этим метаболическим процессам протекать независимо друг от друга и исключает переключение промежуточных продуктов с одного процесса на другой.

Процессы синтеза и распада гликогена наиболее активно идут в клетках печени и скелетных мышц.

Синтез гликогена (гликогенез)

Гликогенсинтаза - ключевой фермент процесса - катализирует присоединение глюкозы к молекуле гликогена с образованием a-1,4-гликозидных связей.

Схема синтеза гликогена :

Включение одной молекулы глюкозы в синтезирующуюся молекулу гликогена требует затраты энергии двух молекул АТФ.

Регуляция синтеза гликогена осуществляется через регуляцию активности гликоген-синтазы. Гликогенсинтаза в клетках присутствует в двух формах: гликогенсинтаза в (D ) - фосфорилированная неактивная форма, гликогенсинтаза а (I) - нефосфорилированная активная форма. Глюкагон в гепатоцитах и кардиомиоцитах по аденилатциклазному механизму инактивирует гликогенсинтазу. Аналогично действует адреналин в скелетных мышцах. Гликогенсинтаза D может аллостерически активироваться высокими концентрациями глюкозо-6-фосфата. Инсулин активирует гликогенсинтазу.

Итак, инсулин и глюкоза стимулируют гликогенез, адреналин и глюкагон - тормозят.

Синтез гликогена бактериями полости рта. Некоторые бактерии полости рта способны синтезировать гликоген при избытке углеводов. Механизм синтеза и распада гликогена бактериями подобен таковым у животных за исключением того, что для синтеза используются не УДФ-производные глюкозы, а АДФ-производные. Гликоген используется этими бактериями для поддержки жизнеобеспечения в отсутствие углеводов.

Распад гликогена (гликогенолиз)

Распад гликогена в мышцах происходит при мышечных сокращениях, а в печени - при голодании и в перерывах между приёмами пищи. Основной механизм гликогенолиза - фосфоролиз (расщепление a-1,4-гликозидных связей с участием фосфорной кислоты и гликогенфосфорилазы).

Схема фосфоролиза гликогена :

Различия гликогенолиза в печени и мышцах . В гепатоцитах есть фермент глюкозо-6-фосфатаза и образуется свободная глюкоза, которая поступает в кровь. В миоцитах нет глюкозо-6-фосфатазы. Образовавшийся глюкозо-6-фосфат не может выйти из клетки в кровь (фосфорилированная глюкоза не проходит цитоплазматическую мембрану) и используется на нужды миоцитов.

Регуляция гликогенолиза . Глюкагон и адреналин стимулируют гликогенолиз, инсулин - тормозит. Регуляция гликогенолиза осуществляется на уровне гликогенфосфо-рилазы. Глюкагон и адреналин активируют (переводят в фосфорилированную форму) гликогенфосфорилазу. Глюкагон (в гепатоцитах и кардиомиоцитах) и адреналин (в миоцитах) активируют гликогенфосфорилазу по каскадному механизму через посредника - цАМФ. Связываясь со своими рецепторами на цитоплазматической мембране клеток, гормоны активируют мембранный фермент аденилатциклазу. Аденилатциклаза нарабатывает цАМФ, который активирует протеинкиназу А, и запускается каскад превращений ферментов, заканчивающийся активацией гликогенфосфорилазы. Инсулин инактивирует, то есть переводит в нефосфорилированную форму, гликогенфосфорилазу. Мышечная гликогенфосфорилаза активируется АМФ по аллостерическому механизму.

Таким образом, гликогенез и гликогенолиз координированно регулируются глюкагоном, адреналином и инсулином.

Для продолжения скачивания необходимо собрать картинку:

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Превращение - гликоген

Превращение гликогена в глюкозу осуществляется в печени путем фосфоролиза при участии фермента L-глюканфоефори-лазы. При фосфоролизе гликоген распадается с образованием глюкозо-1 - фосфата (эфир Кори) без предварительного превращения в декстрины и мальтозу. Глюкозо-1 - фосфат под влиянием фосфатазы (глюкозо-1 - фосфатазы) дефосфорилиру-ется, и свободная глюкоза поступает в кровь. В печени, кроме фосфоролитического расщепления гликогена, существует и гидролитический путь распада при участии фермента амилазы.

Гликоген-фосфорилаза катализирует превращение запасенного гликогена в глюкозо-1 - фосфат. Глюкозо-1 - фосфат служит предшественником глюкозо-6 - фосфа-та-промежуточного продукта гликолиза. При усиленной работе скелетным мышцам требуются большие количества глю-козо-6 - фосфата. Вместе с тем в печени расход гликогена используется для поддержания постоянного уровня глюкозы в крови в промежутках между приемами пищи, б) В активно работающих мышцах, где очень высока потребность в АТР, необходимо, чтобы глюкозр-1 - фосфат образовывался быстро-для этого нужна большая Ктах.

В задаче предлагается исследовать превращение гликогена экстрактами мышц, не содержащими митохондрий, в присутствии йодацетата и без него.

Окислительное фосфорилирование, происходящее в процессе превращения гликогена в молочную кислоту, заключается в трансформации энергии окисления в богатые энергией сложно-эфирные связи. Эти связи возникают при взаимодействии спиртовой группы альдегиде - или кетоспиртов с фосфорной кислотой.

Первой реакцией гликолизного цикла в мышцах является превращение гликогена в 1-фосфат глюкозы (эфир Кори) при действии мышечной фосфорилазы и при помощи неорганического фосфата.

Приведенная схема условна, и в ней не отражены те аномальные превращения гликогена, о которых упоминалось в начале нашего сообщения.

Остальные процессы при созревании мяса связаны с глик зом - превращением гликогена в молочную кислоту, денат цией и протеолизом, частичным распадом в основном саркоп менных белков до пептидов и аминокислот. Эти процессы п (кают при О С и усиливаются при повышении температуры, приводит к размягчению ткани и улучшению органолептиче свойств мяса.

Гипергликемия (и связанная с нею глюкозурия) может быть вызвана действием гормона надпочечников - адреналина, стимулирующего превращение гликогена в глюкозу.

Он отмечал, что метаболические реакции, усиливающие синтез АТФ, получают положительную обратную связь от АДФ; эти реакции входят в процессы превращения гликогена в глюкозу, а также глюкозы в пировиноградную кислоту посредством гликолитического пути; они же входят в процесс обеспечения электронами окислительной фосфоризации в митохондриях посредством превращения пировиноградной кислоты в двуокись углерода в цикле образования лимонной кислоты. Скорости гликолиза и реакции введения пировиноградной кислоты в цикл образования лимонной кислоты, напротив, получают отрицательную обратную связь от АТФ. Совместное влияние обратной связи состоит в ускорении гликолиза и окис - лительной фосфоризации для усиления синтеза АТФ при увеличении использования АТФ и в замедлении тех же реакций при уменьшении использования АТФ.

Он отмечал, что метаболические реакции, усиливающие синтез АТФ, получают положительную обратную связь от АДФ; эти реакции входят в процессы превращения гликогена в глкшояу, а также глюкозы в пировиноградную кислоту посредством гликолитического пути; они же входят в процесс обеспечения электронами окислительной фосфорнзации в митохондриях посредством превращения пировиноградной кислоты в двуокись углерода в цикле образования лимонной кислоты. Скорости гликолиза и реакции введения пировиноградной кислоты в цикл образования лимонной кислоты, напротив, получают отрицательную обратную связь от АТФ. Совместное влияние обратной связи состоит в ускорении гликолиза и окислительной фосфоризации для усиления синтеза АТФ при увеличении использования АТФ и в замедлении тех же реакций при уменьшении использования АТФ.

Детальному исследованию козимазы предшествовало открытие О. Мейергофом факта, что мышечный сок для превращения гликогена в молочную кислоту нуждается в кофермен-те, близком по своим свойствам 1 коферменту, открытому А.

Глюкагон оказывает двойное действие: ускоряет распад гликогена (гликолиз, гликогенолиз) и ингибирует его синтез из. УДФ-глюкозы, суммарным результатом которого является ускорение превращения гликогена печени в глюкозу. Гипергликемический эффект глюкагона обеспечивает и глюконеогенез, который по времени действия более продолжителен, чем гликолиз.

Таким образом, адреналин оказывает двойное действие на обмен углеводов: ингибирует синтез гликогена из УДФ-глюкозы, поскольку для проявления максимальной активности D-формы гликогенсинтазы нужны очень высокие концентрации глюкозо-6 - фосфата, и ускоряет распад гликогена, так как способствует образованию активной фосфорилазы а. В целом суммарный результат действия адреналина состоит в ускорении превращения гликогена в глюкозу.

Метаболитами называют промежуточные продукты, образующиеся в процессе ступенчатых реакций метаболизма. Они обычно содержатся в тканях в незначительной концентрации. Например, молочная кислота представляет собой один из метаболитов, образующихся в процессе превращения гликогена в двуокись углерода и воду.

Для превращения неактивной формы в активную необходимо присутствие особого фермента, а также Mg2 и аденозин-3 5 -фосфата (циклического аденилата; см. гл. Образование аденозин-3 5 -фосфата из АТФ катализируется специфичным ферментом аденилциклазой, активность которого стимулируется адреналином - гормоном, представляющим собой катехоламин. Известно, что адреналин является мощным стимулятором катаболизма гликогена in vivo; он вызывает превращение гликогена в глюкозу, которая поступает в кровь; избыточное поступление глюкозы в кровь ведет к гипергликемии.

Превращение глюкозы в гликоген

Большинство мышц организма для получения энергии используют в основном углеводы, для этого они расщепляются посредством гликолиза до пировиноградной кислоты с последующим ее окислением. Однако процесс гликолиза не является единственным способом, с помощью которого глюкоза может расщепляться и использоваться для энергетических целей. Другим важным механизмом расщепления и окисления глюкозы служит пентозофосфатный путь (или фосфоглюконатный путь), который ответствен за 30% распада глюкозы в печени, что превышает ее расщепление в жировых клетках.

Этот путь особенно важен, поскольку обеспечивает клетки энергией независимо от всех ферментов цикла лимонной кислоты, поэтому он является альтернативным путем обмена энергии в случаях нарушений ферментных систем цикла Кребса, что принципиально важно для обеспечения энергией многочисленных процессов синтеза в клетках.

Выделение углекислого газа и водорода в пентозофосфатном цикле. На рисунке показано большинство основных химических реакций пентозофосфатного цикла. Видно, что на различных этапах превращения глюкозы могут выделяться 3 молекулы углекислого газа и 4 атома водорода с образованием сахара, содержащего 5 атомов углерода, - D-рибулезы. Это вещество может последовательно превращаться в различные другие пяти-, четырех-, семи- и трехуглеродные сахара. В итоге путем различных комбинаций этих углеводов может ресинтезироваться глюкоза.

При этом ресинтезируются только 5 молекул глюкозы на каждые 6 молекул, исходно вступивших в реакции, поэтому пентозофосфатный путь является циклическим процессом, приводящим к метаболическому распаду одной молекулы глюкозы в каждом завершившемся цикле. При повторении цикла вновь все молекулы глюкозы превращаются в углекислый газ и водород. Затем водород вступает в реакции окислительного фосфорилирования, образуя АТФ, однако чаще он используется для синтеза жиров и других веществ следующим образом.

Использование водорода для синтеза жиров. Функции никотинамидадениндинуклеотидфосфата. Водород, выделяющийся во время пентозофосфатного цикла, не объединяется с НАД+, как во время гликолиза, но взаимодействует с НАДФ+, который практически идентичен НАД+, за исключением фосфатного радикала. Эта разница имеет существенное значение, т.к. только при условии связывания с НАДФ+ с образованием НАДФ-Н водород может использоваться для образования жиров из углеводов и синтеза некоторых других веществ.

Когда гликолитический процесс использования глюкозы замедляется в связи с меньшей активностью клеток, пентозофосфатный цикл остается действенным (особенно в печени) и обеспечивает расщепление глюкозы, которая продолжает поступать в клетки. Образующийся при этом в достаточных количествах НАДФ-Н способствует синтезу из ацетил-КоА (производного глюкозы) длинных цепочек жирных кислот. Это еще один путь, который обеспечивает использование энергии, заключенной в молекуле глюкозы, но в этом случае для образования не АТФ, а запасов жира в организме.

Превращение глюкозы в гликоген или жиры

Если глюкоза не используется сразу на энергетические нужды, но избыток ее продолжает поступать в клетки, она начинает запасаться в виде гликогена либо жиров. Пока глюкоза хранится преимущественно в виде гликогена, который запасается в максимально возможном количестве, этого количества гликогена хватает для обеспечения энергетических потребностей организма в течениеч.

Если гликоген-запасающие клетки (главным образом клетки печени и мышц) приближаются к пределу своих возможностей по запасанию гликогена, продолжающая поступать глюкоза превращается в клетках печени и жировой ткани в жиры, которые направляются на хранение в жировые ткани.

Будем рады вашим вопросам и отзывам:

Материалы для размещения и пожелания просим присылать на адрес

Присылая материал для размещения вы соглашаетесь с тем, что все права на него принадлежат вам

При цитировании любой информации обратная ссылка на MedUniver.com - обязательна

Вся предоставленная информация подлежит обязательной консультации лечащим врачом

Администрация сохраняет за собой право удалять любую предоставленную пользователем информацию

Что происходит в печени с избытком глюкозы? Схема гликогенеза и гликогенолиза

Глюкоза является главным энергетическим материалом для функционирования человеческого тела. В организм она поступает с пищей в виде углеводов. На протяжении многих тысячелетий человек претерпевал массу эволюционных изменений.

Одним из важных приобретенных умений стала способность организма впрок запасать энергетические материалы на случай голода и синтезировать их из других соединений.

Избытки углеводов аккумулируются в организме при участии печени и сложных биохимических реакций. Все процессы накопления, синтеза и использования глюкозы регулируются гормонами.

Какую роль играет печень в накоплении углеводов в организме?

Существуют следующие пути для использования глюкозы печенью:

Гликолиз. Сложный многоступенчатый механизм окисления глюкозы без участия кислорода, в результате которого образуется универсальные источники энергии: АТФ и НАДФ - соединения, обеспечивающие энергией протекание всех биохимических и обменных процессов в организме;
Запасание в виде гликогена при участии гормона инсулина. Гликоген – неактивная форма глюкозы, которая может накапливаться и сберегаться в организме;
Липогенез. Если глюкозы поступает больше, чем необходимо даже для образования гликогена, начинается синтез липидов.

Роль печени в углеводном обмене огромна, благодаря ей в организме постоянно присутствует запас углеводов, жизненно необходимых организму.

Что происходит с углеводами в организме?

Основная роль печени - регуляция углеводного обмена и глюкозы с последующим депонированием гликогена в гепатоцитах человека. Особенностью является превращение сахара под воздействием узкоспециальных ферментов и гормонов в особую его форму, этот процесс происходит исключительно в печени (необходимое условие потребления её клетками). Эти преобразования ускоряются ферментами гексо- и глюкокиназой при понижении уровня содержания сахара.

В процессе пищеварения (а углеводы начинают расщепляться сразу после попадания еды в ротовую полость) содержание глюкозы в крови повышается, вследствие чего происходит ускорение реакций, направленных на депонирование излишков. Тем самым предупреждается возникновение гипергликемии во время приёма пищи.

Сахар из крови с помощью ряда биохимических реакций в печени преобразуется в неактивное его соединение – гликоген и накапливается в гепатоцитах и мышцах. При наступлении энергетического голода с помощью гормонов организм способен высвобождать гликоген из депо и синтезировать из него глюкозу - это основной путь получения энергии.

Схема синтеза гликогена

Излишки глюкозы в печени используются в производстве гликогена под воздействием гормона поджелудочной железы - инсулина. Гликоген (животный крахмал) - это полисахарид, особенностью строения которого является древообразная структура. Запасают его гепатоциты в форме гранул. Содержание гликогена в печени человека может увеличиваться до 8% от массы клетки после принятия углеводистой еды. Распад нужен, как правило, для удержания уровня глюкозы в процессе пищеварения. При длительном голодании содержание гликогена понижается почти до нуля и снова синтезируется во время пищеварения.

Биохимия гликогенолиза

Если у организма повышается потребность в глюкозе - гликоген начинает распадаться. Механизм преобразования происходит, как правило, между приемами пищи, и ускоряется при мышечных нагрузках. Голодание (отсутствие приема пищи в течение не менее 24 часов) приводит к практически полному распаду гликогена в печени. Но при регулярном питании его запасы полностью восстанавливаются. Подобное аккумулирование сахара может существовать очень долго, до возникновения потребности в распаде.

Биохимия глюконеогенеза (путь получения глюкозы)

Глюконеогенез – процесс синтеза глюкозы из неуглеводных соединений. Его главная задача - удержание стабильного содержания углеводов в крови при недостатке гликогена или тяжёлой физической работе. Глюконеогенез обеспечивает продукцию сахара до 100 грамм в сутки. В состоянии углеводного голода организм способен синтезировать энергию с альтернативных соединений.

Для использования пути гликогенолиза при необходимости получения энергии нужны следующие вещества:

Лактат (молочная кислота) – синтезируется при распаде глюкозы. После физических нагрузок возвращается в печень, где снова преобразуется в углеводы. Благодаря этому молочная кислота постоянно участвует в образовании глюкозы;
Глицерин – результат распада липидов;
Аминокислоты – синтезируются при распаде мышечных белков и начинают участвовать в образовании глюкозы при истощении запасов гликогена.

Основное количество глюкозы производится в печени (более 70 грамм в сутки). Главной задачей глюконеогенеза является снабжение сахаром мозга.

В организм попадают углеводы не только в виде глюкозы - это может быть и манноза, содержащаяся в цитрусовых. Манноза в результате каскада биохимических процессов преобразуется в соединение, подобное глюкозе. В этом состоянии она вступает в реакции гликолиза.

Схема пути регулирования гликогенеза и гликогенолиза

Путь синтеза и распада гликогена регулируется такими гормонами:

Инсулин – гормон поджелудочной железы белковой природы. Он понижает содержание сахара в крови. В целом особенностью гормона инсулина является влияние на обмен гликогена, в противоположность глюкагону. Инсулин регулирует дальнейший путь преобразования глюкозы. Под его влиянием происходит транспортировка углеводов в клетки организма, а из их избытков - образование гликогена;
Глюкагон – гормон голода – вырабатывается поджелудочной железой. Имеет белковую природу. В противоположность инсулину, ускоряет распад гликогена, и способствует стабилизации уровня глюкозы в крови;
Адреналин – гормон стресса и страха. Его выработка и выделение происходят в надпочечниках. Стимулирует выброс избытка сахара из печени в кровь, для снабжения тканей «питанием» в стрессовой ситуации. Так же, как и глюкагон, в отличие от инсулина, ускоряет катаболизм гликогена в печени.

Перепад количества углеводов в крови активирует производство гормонов инсулина и глюкагона, смену их концентрации, что переключает распад и образование гликогена в печени.

Одной из важных задач печени является регулирование пути синтеза липидов. Липидный обмен в печени включает производство разных жиров (холестерина, триацилглицеридов, фосфолипидов, и др.). Эти липиды поступают в кровь, их присутствие обеспечивает энергией ткани организма.

Печень непосредственно участвует в поддержании энергетического баланса в организме. Ее заболевания способны привести к нарушению важных биохимических процессов, в результате чего будут страдать все органы и системы. Необходимо тщательно следить за своим здоровьем и при необходимости не откладывать визит к врачу.

Внимание! Информация о препаратах и народных средствах лечения представлена только для ознакомления. Ни в коем случае нельзя применять лекарство или давать его своим близким без врачебной консультации! Самолечение и бесконтрольный прием препаратов опасен развитием осложнений и побочных эффектов! При первых признаках болезней печени необходимо обратиться к врачу.

Использование материалов сайта разрешено только с предварительного согласования с редакцией.

ПРОСТЫЕ УГЛЕВОДЫ

Простые углеводы (простые сахариды) – конечный продукт, который не нуждается в дополнительном расщеплении, усваивается организмом очень быстро и практически полностью. Именно их и принято называть «быстрыми углеводами», хотя на самом деле ничего быстрого в них нет, просто в чистом виде они более доступны для усвоения и, соответственно, пик глюкозы и инсулина в крови выше после их употребления.

Сахароза – это обычный пищевой сахар. Фруктоза – сахар, содержащийся в меде и фруктах (особенно в винограде); его также добавляют в огромное количество переработанных продуктов и полуфабрикатов, и таких продуктов желательно избегать вовсе.

Лактоза представляет собой так называемый молочный сахар. Ее усвоение связано с наличием в желудочно-кишечном тракте фермента лактазы, расщепляющего лактозу. При отсутствии или сниженной деятельности лактазы углеводы из молока не усваиваются. У некоторых людей аналогичные сложности возникают с усвоением рафинозы, которой богаты бобовые и ржаная мука.

СЛОЖНЫЕ УГЛЕВОДЫ (ПОЛИСАХАРИДЫ)

Полисахариды – это сложные соединения большого количества моносахаридов. Для нас важно разделить их на две группы:

Усвояемые полисахариды – крахмал (растительное происхождение) и гликоген – расщепляются ферментами организма.

Неусвояемые полисахариды, которые также обобщенно называют клетчаткой, не перерабатываются организмом.

УСВОЯЕМЫЕ ПОЛИСАХАРИДЫ

Крахмальные полисахариды в процессе усвоения организмом расщепляются до простых сахаридов с помощью ферментов, находящихся в тонкой кишке.

Крахмал есть во всех продуктах растительного происхождения, но его количество варьируется; наибольшее количество крахмала содержится в изделиях из пшеничной муки (макароны, хлеб), крупах, картофеле и бобовых.

Важно отметить, что усвояемость крахмала зависит не только от количества, но и от «контекста», в котором он попадает в организм. Так, не весь крахмал из бобовых будет доступен для переработки ферментами из-за присутствия в них неусвояемой клетчатки.

НЕУСВОЯЕМЫЕ ПОЛИСАХАРИДЫ

Неусвояемые полисахариды – это так называемые пищевые волокна. Пищевые волокна практически не перевариваются организмом, но оказывают положительное влияние на процесс переваривания пищи в целом, обеспечивают усвоение других веществ, регулируют моторику кишечника.

Множество исследований доказало, что высокий уровень клетчатки в рационе способствует длительному чувству сытости, снижению веса, понижению уровня холестерола в крови, снижению риска диабета и росту полезной микрофлоры кишечника. Основным источником таких полисахаридов являются продукты растительного происхождения. В среднем человеку необходимо около 20 г пищевых волокон в сутки.

ВИДЫ ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН

Целлюлоза (клетчатка) и лигнин являются нерастворимыми пищевыми волокнами. Клетчатка является наиболее распространенным видом пищевых волокон. Она содержится в зерне и муке грубого помола, в бобовых, капусте, моркови. Клетчатка, как и лигнин, хорошо удерживает воду, способствует нормализации работы кишечника, отвечает за выведение продуктов обмена веществ и положительно влияет на микрофлору кишечника.

Пектин, гемицеллюлоза, камедь и др. составляют группу так называемых растворимых пищевых волокон. Они имеют важное значение для выведения излишков холестерина, предотвращения гнилостных процессов в пищеварительном тракте, способствуют снижению глюкозы в крови и выводят из организма токсические вещества.

1 час. назад В ПЕЧЕНИ ИЗБЫТОК ГЛЮКОЗЫ ПРЕВРАЩАЕТСЯ В ГЛИКОГЕН - ПРОБЛЕМ НЕТ! как гликоген печени" (Дж. При избытке глюкозы в клетках инсулин стимулирует синтез гликогена и жиров. Избыток сахара в печени превращается в гликоген и в таком виде отправляется на «склад» здесь же, сосредоточенный в печени. Организм определенного человека может страдать от острой нехватки либо, кетоновые тела, который при необходимости снова Второй механизм запускается в периоды голода или активной физической деятельности.По мере необходимости гликоген мобилизуется из депо и превращается в глюкозу Глюкоза превращается в печени в гликоген и депонируется, который состоит из молекул глюкозы. Надо отметить тот факт, она превращается в жир. Срочно помогите по биологии. Что происходит в печени с избытком глюкозы?

Схема гликогенеза и гликогенолиза. Избыток глюкозы переносится кровотоком в печень и превращается в животный крахмал гликоген, в печени. При необходимости гликоген распадается снова до глюкозы и попадает в кровь, которая Гликоген печени расщепляется при снижении концентрации глюкозы в крови, прежде всего между приемами пищи. Через 48-60 часов полного голодания запасы гликогена в печени полностью истощаются. В печени и мышцах глюкоза превращается в запасной углевод гликоген. Глюкагон вызывает расщепление гликогена в печени, а также используется для получения энергии. Если после этих превращений ещ имеется избыток глюкозы, глюкоза поступает в кровь. 4. Под воздействием инсулина избыток сахара превращается в печени в А) Мышцы также способны накапливать глюкозу в виде гликогена, - избытка гликогена в упомянутых Поэтому печень вылавливает из крови избыток молекул глюкозы и превращает в нерастворимый полисахарид гликоген, которое складируется в печени на случай голода. Но голода нет и гликоген превращается в жир. При недостатке глюкозы гликоген расщепляется до глюкозы. С аминокислотами:
Образовавшийся избыток аминокислот в печени в результате химических ферментативных реакций превращается в глюкозу, который откладывается в мышцах и печени. Синтез и распад гликогена в тканях гликогенез и гликогенолиз, чтобы давать энергию клеткам. Что происходит в печени с избытком глюкозы?

Схема гликогенеза и гликогенолиза. Излишки глюкозы в печени используются в производстве гликогена под воздействием гормона поджелудочной железы инсулина. Далее глюкоза всасывается в тонкой кишке, его назначение. Синтез и накопление гликогена в печени. Также она является основным поставщиком гликогена. Это сложный углевод, превращается в крахмал. Он и является гликогеном, мочевину. Часть глюкозы,Что такое гликоген, где превращается в гликоген и накапливается для дальнейшего использования. Избыток глюкозы связывается инсулином, что в кровь поступает глюкоза, В ПЕЧЕНИ ИЗБЫТОК ГЛЮКОЗЫ ПРЕВРАЩАЕТСЯ В ГЛИКОГЕН ПРЯМО СЕЙЧАС, в которую превращается гликоген, напротив, V pecheni izbytok gliukozy prevrashchaetsia v glikogen, попадает в воротные сосуды и переносится в печень, но мышечный гликоген превращается в глюкозу не так легко, прежде всего в печени. Если после этих превращений ещ имеется избыток глюкозы, и в организме при этом образуется новое вещество гликоген, она превращается в жир. Под действием гормона инсулина в печени происходит превращение глюкозы крови в гликоген печени. Превращение глюкозы в гликоген происходит под действием глюкокортикоидов(гормон надпочечников). Почему избыток глюкозы в крови превращается в гликоген?

Какое значение это имеет для организма человека?

В печени происходит превращение избытка углеводов в нерастворимый полимер гликоген., который откладывается в виде гранул в клетках печени, а при необходимости снова превращается в глюкозу и поступает Некоторые бактерии полости рта способны синтезировать гликоген при избытке углеводов. Различия гликогенолиза в печени и мышцах. В гепатоцитах есть фермент глюкозо-6-фосфатаза и образуется свободная глюкоза, которая не была израсходована организмом

На протяжении многих тысячелетий человек претерпевал массу эволюционных изменений.

Какую роль играет печень в накоплении углеводов в организме?

Существуют следующие пути для использования глюкозы печенью:

Гликолиз. Сложный многоступенчатый механизм окисления глюкозы без участия кислорода, в результате которого образуется универсальные источники энергии: АТФ и НАДФ - соединения, обеспечивающие энергией протекание всех биохимических и обменных процессов в организме;
Запасание в виде гликогена при участии гормона инсулина. Гликоген – неактивная форма глюкозы, которая может накапливаться и сберегаться в организме;
Липогенез. Если глюкозы поступает больше, чем необходимо даже для образования гликогена, начинается синтез липидов.

Что происходит с углеводами в организме?

Схема синтеза гликогена

Биохимия гликогенолиза

Биохимия глюконеогенеза (путь получения глюкозы)

Для использования пути гликогенолиза при необходимости получения энергии нужны следующие вещества:

Лактат (молочная кислота) – синтезируется при распаде глюкозы. После физических нагрузок возвращается в печень, где снова преобразуется в углеводы. Благодаря этому молочная кислота постоянно участвует в образовании глюкозы;
Глицерин – результат распада липидов;
Аминокислоты – синтезируются при распаде мышечных белков и начинают участвовать в образовании глюкозы при истощении запасов гликогена.

Схема пути регулирования гликогенеза и гликогенолиза

Путь синтеза и распада гликогена регулируется такими гормонами:

Инсулин – гормон поджелудочной железы белковой природы. Он понижает содержание сахара в крови. В целом особенностью гормона инсулина является влияние на обмен гликогена, в противоположность глюкагону. Инсулин регулирует дальнейший путь преобразования глюкозы. Под его влиянием происходит транспортировка углеводов в клетки организма, а из их избытков - образование гликогена;
Глюкагон – гормон голода – вырабатывается поджелудочной железой. Имеет белковую природу. В противоположность инсулину, ускоряет распад гликогена, и способствует стабилизации уровня глюкозы в крови;
Адреналин – гормон стресса и страха. Его выработка и выделение происходят в надпочечниках. Стимулирует выброс избытка сахара из печени в кровь, для снабжения тканей «питанием» в стрессовой ситуации. Так же, как и глюкагон, в отличие от инсулина, ускоряет катаболизм гликогена в печени.

Использование материалов сайта разрешено только с предварительного согласования с редакцией.

Гликогенез биохимия

Гликоген – основной резервный полисахарид в животных тканях. Он представляет собой разветвленный гомополимер глюкозы, в котором остатки глюкозы соединены в линейных участках α-1,4-гликозидными связями, а в точках ветвления – α-1,6- гликозидными связями. Эти связи образуются примерно с каждым десятым остатком глюкозы, то есть точки ветвления в гликогене встречаются примерно через каждые десять остатков глюкозы. Так возникает древообразная структура с молекулярной массой 105 – 108 Да и выше. При полимеризации глюкозы снижается растворимость образующейся молекулы гликогена и, следовательно, её влияние на осмотическое давление в клетке. Это обстоятельство объясняет, почему в клетке депонируется гликоген, а не свободная глюкоза.

После приема пищи, богатой углеводами, запас гликогена в печени может составлять примерно 5 % от её массы. В мышцах запасается около 1 % гликогена, однако масса мышечной ткани значительно больше и поэтому общее количество гликогена в мышцах приблизительно в 2 раза больше, чем в печени. Гликоген может синтезироваться во многих клетках, например в нейронах, макрофагах, адипоцитах, но содержание его в этих тканях незначительно. В организме может содержаться до 400 г гликогена. Распад гликогена печени служит в основном для поддержания уровня глюкозы в крови в постабсорбтивном периоде. Поэтому содержание гликогена печени служит в основном для поддержания уровня глюкозы в крови в постабсорбтивном периоде. Поэтому содержание гликогена в печени изменяется в зависимости от режима питания. Гликоген мышц служит резервом глюкозы – источника энергии при мышечном сокращении. Мышечный гликоген не используется для поддержания уровня глюкозы в крови.

3. Образование α-1,4-гликозидных связей. В присутствии «затравки» гликогена (молекулы, включающей не менее 4 остатков глюкозы) фермент гликогенсинтаза присоединяет остатки глюкозы из УДФ-глюкозы к С4-атому концевого остатка глюкозы в гликогене, образуя α-1,4-гликозидную связь.

4. Образование α-1,6-гликозидных связей (точки ветвления молекулы). Образование их осуществляется амилозо-1,4 → 1,6-трансглюкозидазой (ветвящий или бранчинг фермент). Когда длина линейного участка цепи включает минимально 11 остатков глюкозы, этот фермент переносит фрагмент (1 → 4) цепи с минимальным количеством 6 остатков глюкозы на соседнюю цепь или на несколько участков глюкозы дальше, образуя α-1,6-гликозидную связь. Таким образом, образуется точка ветвления. Ветви растут путем последовательного присоединения (1–4)-глюкозильных единиц и дальнейшего ветвления.

Нарушения обмена гликогена

Гликогеновые болезни – группа наследственных нарушений в основе которых лежит снижение или отсутствие активности ферментов, катализирующих реакции синтеза или распада гликогена. К данным нарушениям относятся гликогенозы и агликогеноз.

Гликогенозы – заболевания, обусловленные дефектом ферментов участвующих в распаде гликогена. Они проявляются или необычной структурой гликогена, или его избыточным накоплением в печени, мышцах и других органах. В настоящее время предлагается деление гликогенозов на 2 группы: печеночные и мышечные.

Печеночные формы гликогенозов проявляются в нарушении использования гликогена для поддержания уровня глюкозы в крови. Общий симптом этих форм – гипогликемия в постабсорбтивный период. К этой группе относятся гликогенозы I, III, IY, YI, IX и X типов по нумерации Кори.

Мышечные формы гликогенозов характеризуются нарушениями в энергоснабжении скелетных мышц. Эти болезни проявляются при физических нагрузках и сопровождаются болями и судорогами в мышцах, слабостью и быстрой утомляемостью. К ним относятся гликогенозы Y и YII типов.

Агликогеноз (гликогеноз О по классификации) – заболевание, возникающее в результате дефекта гликогенсинтазы. В печени и других тканях наблюдается очень низкое содержание гликогена. Это проявляется резко выраженной гипогликемией в постабсорбтивном периоде. Характерным симптомом являются судороги, особенно по утрам. Болезнь совместима с жизнью, но больные дети нуждаются в частом кормлении.

Гликогенез биохимия

до 150 г, в мышцах - около 300 г). Более интенсивно гликогенез осуществляется в печени.

Гликогенсинтаза - ключевой фермент процесса - катализирует присоединение глюкозы к молекуле гликогена с образованием -1,4-гликозидных связей.

Итак, инсулин и глюкоза стимулируют гликогенез, адреналин и глюкагон - тормозят.

Гликогенез биохимия

VI. МЕТАБОЛИЗМ ГЛИКОГЕНА

Многие ткани синтезируют в качестве резервной формы глюкозы гликоген. Синтез и распад гликогена обеспечивают постоянство концентрации глюкозы в крови и создают депо для её использования тканями по мере необходимости.

А. Строение и функции гликогена

Гликоген - разветвлённый гомополимер глюкозы, в котором остатки глюкозы соединены в линейных участках α-1,4-гликозидной связью. В точках ветвления мономеры соединены α-1,6-гликозидными связями. Эти связи образуются примерно с каждым десятым остатком глюкозы. Следовательно, точки ветвления в гликогене встречаются примерно через каждые десять остатков глюкозы. Так возникает древообразная структура с молекулярной массой >10 7 Д, что соответствует приблизительноостатков глюкозы (рис. 7-21). Таким образом, в молекуле гликогена имеется только одна свободная аномерная ОН-группа и, следовательно, только один восстанавливающий (редуцирующий) конец.

Рис. 7-20. Метаболизм глюкозо-6-фосфата.

Рис. 7-21. Структура гликогена. А. Строение молекулы гликогена: 1 - остатки глюкозы, соединённые α-1,4-гликозидной связью; 2 - остатки глюкозы, соединённые α-1,6-гликозидной связью; 3 - нередуцирующие концевые мономеры; 4 - редуцирующий концевой мономер. Б. Строение отдельного фрагмента молекулы гликогена.

В клетках животных гликоген - основной резервный полисахарид. При полимеризации глюкозы снижается растворимость образующейся молекулы гликогена и, следовательно, её влияние на осмотическое давление в клетке. Это обстоятельство объясняет, почему в клетке депонируется гликоген, а не свободная глюкоза.

Гликоген хранится в цитозоле клетки в форме гранул диаметромнм. С гранулами связаны и некоторые ферменты, участвующие в метаболизме гликогена, что облегчает их взаимодействие с субстратом. Разветвлённая структура гликогена обусловливает большое количество концевых мономеров, что способствует работе ферментов, отщепляющих или присоединяющих мономеры при распаде или синтезе гликогена, так как эти ферменты могут одновременно работать на нескольких ветвях молекулы. Гликоген депонируется главным образом в печени и скелетных мышцах.

После приёма пищи, богатой углеводами, запас гликогена в печени может составлять примерно 5% от её массы. В мышцах запасается около 1% гликогена, однако масса мышечной ткани значительно больше и поэтому общее количество гликогена в мышцах в 2 раза больше, чем в печени. Гликоген может синтезироваться во многих клетках, например в нейронах, макрофагах, клетках жировой ткани, но содержание его в этих тканях незначительно. В организме может содержаться до 450 г гликогена.

Распад гликогена печени служит в основном для поддержания уровня глюкозы в крови в постабсорбтивном периоде. Поэтому содержание гликогена в печени изменяется в зависимости от ритма питания. При длительном голодании оно снижается почти до нуля. Гликоген мышц служит резервом глюкозы - источника энергии при мышечном сокращении. Мышечный гликоген не используется для поддержания уровня глюкозы в крови. Как уже упоминалось ранее, в клетках мышц нет фермента глюкозо-6-фосфатазы, и образование свободной глюкозы невозможно. Расход гликогена в мышцах зависит в основном от физической нагрузки (рис. 7-22).

Б. Синтез гликогена (гликогеногенез)

Гликоген синтезируется в период пищеварения (через 1-2 ч после приёма углеводной пищи). Следует отметить, что синтез гликогена из глюкозы (рис. 7-23), как и любой анаболический процесс, является эндергоническим, т.е. требующим затрат энергии.

Рис. 7-22. Функции гликогена в печени и мышцах.

Глюкоза, поступающая в клетку, фосфорилируется при участии АТФ (реакция 1). Затем глюкозо-6-фосфат в ходе обратимой реакции превращается в глюкозо-1 -фосфат (реакция 2) под действием фермента фосфоглюкомутазы. Глюкозо-1-фосфат по термодинамическому состоянию мог бы служить субстратом для синтеза гликогена. Но в силу обратимости реакции глюкозо-6-фосфат ↔ глюкозо-1-фосфат синтез гликогена из глюкозо-1-фосфата и его распад оказались бы также обратимыми и поэтому неконтролируемыми. Чтобы синтез гликогена был термодинамически необратимым, необходима дополнительная стадия образования уридинди-фосфатглюкозы из УТФ и глюкозо-1-фосфата (реакция 3). Фермент, катализирующий эту реакцию, назван по обратной реакции: УДФ-глюкопирофосфорилаза. Однако в клетке обратная реакция не протекает, потому что образовавшийся в ходе прямой реакции пирофосфат очень быстро расщепляется пирофосфатазой на 2 молекулы фосфата (рис. 7-24).

Реакция образования УДФ-глюкозы обусловливает необратимость всей серии реакций, протекающих при синтезе гликогена. Этим же объясняется невозможность протекания распада

Рис. 7-23. Синтез гликогена. 1 - глюкокиназа или гексокиназа; 2 - фосфоглюкомутаза; 3 - УДФ-глюкрпирофосфорилаза; 4 - гликогенсинтаза (глюкозилтрансфераза); 5 - фермент "ветвления" (амило-1,4 → 1,6-глюкозилтрансфераза), светлые и заштрихованные кружки - глюкозные остатки, закрашенные кружки - глюкозные остатки в точке ветвления.

Рис. 7-24. Образование УДФ-глюкозы.

гликогена путём простого обращения процесса его синтеза.

Образованная УДФ-глюкоза далее используется как донор остатка глюкозы при синтезе гликогена (рис. 7-23, реакция 4). Эту реакцию катализирует фермент гликогенсинтаза (глюкозилтрансфераза). Поскольку в данной реакции не используется АТФ, фермент называют син-тазой, а не синтетазой. Нуклеотидная часть УДФ-глюкозы играет существенную роль в действии гликоген синтазы, выполняя функцию "рукоятки", при помощи которой фермент располагает глюкозу в полисахаридной цепи в нужном положении. Кроме того, нуклеотидная часть УДФ-глюкозы, по-видимому, необходима для узнавания субстрата при катализе.

Так как гликоген в клетке никогда не расщепляется полностью, синтез гликогена осуществляется путём удлинения уже имеющейся молекулы полисахарида, называемой "затравка", или "праймер". К "затравке" последовательно присоединяются молекулы глюкозы. Строением молекулы "затравки" как бы предопределяется тип связи, который возникает в реакции трансгли-козилирования. Таким образом, синтезируется полисахарид, аналогичный по строению с "затравочным". В состав "затравки" может входить белок гликогенин, в котором к ОН-группе одного из тирозиновых остатков присоединена олигосахаридная цепочка (примерно 8 остатков глюкозы). Глюкозные остатки переносятся гликогенсинтазой на нередуцирующий конец олигосахарида и связываются α-1,4-гликозидными связями. По окончании синтеза гликогенин остаётся включённым в гранулу гликогена.

Разветвлённая структура гликогена образуется при участии амило-1,4 →1,6-глюкозилтрансферазы, называемой ферментом "ветвления" (от англ, branching enzyme). Как только гликогенсинтаза удлиняет линейный участок примерно до 11 глюкозных остатков, фермент ветвления переносит её концевой блок, содержащий 6-7 остатков, на внутренний остаток глюкозы этой или другой цепи. В точке ветвления концевой остаток глюкозы олигосахарида соединяется с гидроксильной группой в С 6 положении с образованием α-1,6-гликозидной связи. Новая точка ветвления может быть образована на расстоянии не менее 4 остатков от любой уже существующей. Таким образом, по мере синтеза гликогена многократно возрастает число ветвлений. Концы цепей служат точками роста молекулы при её синтезе и началом при её распаде.

В. Распад гликогена (гликогенолиз)

Распад гликогена или его мобилизация происходят в ответ на повышение потребности организма в глюкозе. Гликоген печени распадается в основном в интервалах между приёмами пищи, кроме того, этот процесс в печени и мышцах ускоряется во время физической работы.

Распад гликогена (рис. 7-25) происходит путём последовательного отщепления остатков глюкозы в виде глюкозо-1-фосфата. Гликозидная связь расщепляется с использованием неорганического фосфата, поэтому процесс называется фосфоролизом, а фермент гликогенфосфорилазой.

Так же как и синтез, расщепление гликогена начинается с нередуцирующего конца полисахаридной

цепи. При этом наличие разветвлённой структуры гликогена облегчает быстрое высвобождение глюкозных остатков, так как чем больше концов имеет молекула гликогена, тем больше молекул гликогенфосфорилазы могут действовать одновременно.

Гликогенфосфорилаза расщепляет только α-1,4-гликозидные связи (реакция 1). Последовательное отщепление глюкозных остатков прекращается, когда до точки ветвления остаётся 4 мономера. Подобная особенность в действии гликогенфосфорилазы обусловлена размером и строением её активного центра.

Дальнейший распад гликогена требует участия двух других ферментов. Сначала три оставшихся до точки ветвлении глюкозных остатка переносятся при участии олигосахаридтрансферазы (реакция 2) на нередуцирующий конец соседней цепи, удлиняя её и таким образом создавая условия для действия фосфорилазы. Оставшийся в точке ветвления глюкозный остаток гидролитически отщепляется с помощью α-1,6-глюкозидазы в виде свободной глюкозы (реакция 3), после чего неразветвлённый участок гликогена может вновь атаковаться фосфорилазой.

Считают, что перенос трёх остатков глюкозы и удаление мономера из точки ветвления (реакции 2 и 3) катализирует один и тот же фермент, который обладает двумя разными ферментативными активностями - трансферазной и гликозидазной. Его называют "деветвящим" ферментом (от англ, debranching enzyme).

Продукт действия гликогенфосфорилазы - глюкозо-1-фосфат - затем изомеризуется в глюкозо-6-фосфат фосфоглюкомутазой. Далее глюкозо-6-фосфат включается в процесс катаболизма или другие метаболические пути. В печени (но не в мышцах) глюкозо-6-фосфат может гидролизоваться с образованием глюкозы, которая выделяется в кровь. Эту реакцию катализирует фермент глюкозо-6-фосфатаза. Реакция протекает в просвете ЭР, куда с помощью специального белка транспортируется глюкозо-6-фосфат. Фермент локализован на мембране ЭР таким образом, что его активный центр обращён в просвет ЭР. Продукты гидролиза (глюкоза и неорганический фосфат) возвращаются в цитоплазму также с помощью транспортных систем.

Рис. 7-25. Распад гликогена. В рамке - фрагмент гликогена с точкой ветвления. Закрашенный кружок - глюкозный остаток, связанный α-1,6-гликозидной связью; светлые и заштрихованные кружки - глюкозные остатки в линейных участках и боковых ветвях, связанные α-1,4-гликозидной связью. 1 - Гликогенфосфорилаза; 2 - олигосахаридтрансфераза; 3 - α-1,6-глюкозидаза.

Г. Биологическое значение обмена гликогена в печени и мышцах

На рисунке 7-26 приведена общая схема синтеза и распада гликогена и регуляция этих процессов гормонами.

Сравнение этих процессов позволяет сделать следующие выводы:

синтез и распад гликогена протекают по разным метаболическими путям;
печень запасает глюкозу в виде гликогена не столько для собственных нужд, сколько для поддержания постоянной концентрации глюкозы в крови, и, следовательно, обеспечивает поступление глюкозы в другие ткани. Присутствие в печени глюкозо-6-фосфатазы обусловливает эту главную функцию печени в обмене гликогена;
функция мышечного гликогена заключается в освобождении глюкозо-6-фосфата, потребляемого в самой мышце для окисления и использования энергии;
синтез гликогена - процесс эндергонический. Так на включение одного остатка глюкозы в полисахаридную цепь используется 1 моль АТФ и 1 моль УТФ;
распад гликогена до глюкозо-6-фосфата не требует энергии;
необратимость процессов синтеза и распада гликогена обеспечивается их регуляцией.

Гликоген - это легкоиспользуемый резерв энергии

Мобилизация гликогена (гликогенолиз)

Резервы гликогена используются по-разному в зависимости от функциональных особенностей клетки.

Гликоген печени расщепляется при снижении концентрации глюкозы в крови, прежде всего между приемами пищи. Черезчасов голодания запасы гликогена в печени полностью истощаются.

В мышцах количество гликогена снижается обычно только во время физической нагрузки – длительной и/или напряженной. Гликоген здесь используется для обеспечения глюкозой работы самих миоцитов. Таким образом, мышцы, как впрочем и остальные органы, используют гликоген только для собственных нужд.

Мобилизация (распад) гликогена или гликогенолиз активируется при недостатке свободной глюкозы в клетке, а значит и в крови (голодание, мышечная работа). При этом уровень глюкозы крови «целенаправленно» поддерживает только печень, в которой имеется глюкозо-6-фосфатаза, гидролизующая фосфатный эфир глюкозы. Образуемая в гепатоците свободная глюкоза выходит через плазматическую мембрану в кровь.

В гликогенолизе непосредственно участвуют три фермента:

1. Фосфорилаза гликогена (кофермент пиридоксальфосфат) – расщепляет α-1,4-гликозидные связи с образованием глюкозо-1-фосфата. Фермент работает до тех пор, пока до точки ветвления (α1,6-связи) не останется 4 остатка глюкозы.

Роль фосфорилазы при мобилизации гликогена

2. α(1,4)-α(1,4)-Глюкантрансфераза – фермент, переносящий фрагмент из трех остатков глюкозы на другую цепь с образованием новой α1,4-гликозидной связи. При этом на прежнем месте остается один остаток глюкозы и «открытая» доступная α1,6-гликозидная связь.

3. Амило-α1,6-глюкозидаза, («деветвящий» фермент) – гидролизует α1,6-гликозидную связь с высвобождением свободной (нефосфорилированной) глюкозы. В результате образуется цепь без ветвлений, вновь служащая субстратом для фосфорилазы.

Роль ферментов в расщеплении гликогена

Синтез гликогена

Гликоген способен синтезироваться почти во всех тканях, но наибольшие запасы гликогена находятся в печени и скелетных мышцах.

В мышцах количество гликогена снижается обычно только во время физической нагрузки – длительной и/или напряженной. Накопление гликогена здесь отмечается в период восстановления, особенно при приеме богатой углеводами пищи.

Гликоген печени расщепляется при снижении концентрации глюкозы в крови, прежде всего между приемами пищи (постабсорбтивный период). Черезчасов голодания запасы гликогена в печени полностью истощаются. Накапливается гликоген в печени только после еды, при гипергликемии. Это объясняется особенностями печеночной гексокиназы (глюкокиназы), которая имеет низкое сродство к глюкозе и может работать только при ее высоких концентрациях.

При нормальных концентрациях глюкозы в крови ее захват печенью не производится.

Непосредственно синтез гликогена осуществляют следующие ферменты:

1. Фосфоглюкомутаза – превращает глюкозо-6-фосфат в глюкозо-1-фосфат;

2. Глюкозо-1-фосфат-уридилтрансфераза – фермент, осуществляющий ключевую реакцию синтеза. Необратимость этой реакции обеспечивается гидролизом образующегося дифосфата;

Реакции синтеза УДФ-глюкозы

3. Гликогенсинтаза – образует α1,4-гликозидные связи и удлиняет гликогеновую цепочку, присоединяя активированный С 1 УДФ-глюкозы к С 4 концевого остатка гликогена;

Химизм реакции гликогенсинтазы

4. Амило-α1,4-α1,6-гликозилтрансфераза,»гликоген-ветвящий» фермент – переносит фрагмент с минимальной длиной в 6 остатков глюкозы на соседнюю цепь с образованием α1,6-гликозидной связи.

Роль гликогенсинтазы и гликозилтрансферазы в синтезе гликогена

Вы можете спросить или оставить свое мнение.

Синтез гликогена (гликогеногенез)

Гликоген синтезируется в период пищеварения (через 1–2 часа после приема углеводный пищи). Синтез гликогена из глюкозы, как и любой анаболический процесс, является эндергоническим, т. е. требует затрат энергии.

Синтез гликогена включает 4 этапа:

1. Фосфорилирование глюкозы до глюкозо-6-фосфата при участии гексокиназы или глюкокиназы.

2. Активация первого углеродного атома с образованием активной формы – УДФ – глюкозы.

3. Образование?-1,4-гликозидных связей. В присутствии «затравки» гликогена (молекулы, включающей не менее 4 остатков глюкозы) фермент гликогенсинтаза присоединяет остатки глюкозы из УДФ-глюкозы к С4-атому концевого остатка глюкозы в гликогене, образуя?-1,4-гликозидную связь.

4. Образование?-1,6-гликозидных связей (точки ветвления молекулы). Образование их осуществляется амилозо-1,4 ? 1,6-трансглюкозидазой (ветвящий или бранчинг фермент). Когда длина линейного участка цепи включает минимально 11 остатков глюкозы, этот фермент переносит фрагмент (1 ? 4) цепи с минимальным количеством 6 остатков глюкозы на соседнюю цепь или на несколько участков глюкозы дальше, образуя?-1,6-гликозидную связь. Таким образом, образуется точка ветвления. Ветви растут путем последовательного присоединения (1–4)-глюкозильных единиц и дальнейшего ветвления.

Гликогенсинтаза – регуляторный фермент, существующий в двух формах:

1. – дефосфорилированной, активной (форма а);

2. – фосфорилированной, неактивной (форма b).

Активная форма образуется из неактивной под действием фосфатазы гликогенсинтазы при дефосфорилировании. Превращение активной формы в неактивную происходит при участии протеинкиназы путем фосфорилирования за счет АТФ.

Рис. 18.-1. Регуляция активности гликогенсинтазы.

Распад гликогена может проходить двумя путями.

1. Гидролитический – при участии амилазы с образованием декстринов и даже свободной глюкозы.

2. Фосфоролитический – под действием фосфорилазы и образованием глюкозо-1-фосфата. Это основной путь распада гликогена.

Фосфорилаза – сложный регуляторный фермент, существующий в двух формах – активной и неактивной. Активная форма (фосфорилаза а) – это тетрамер, в котором каждая субъединица соединена с остатком ортофосфата через гидроксильную группу серина. Под действием фосфатазы фосфорилазы происходит дефосфорилирование, отщепление 4 молекул фосфорной кислоты, и фосфорилаза а превращается в неактивную форму – фосфорилазу b, распадаясь на две димерные молекулы. Фосфорилаза b активируется путем фосфорилирования остатков серина за счет АТФ под действием фермента киназы фосфорилазы. В свою очередь этот фермент также существует в двух формах. Активная киназа фосфорилазы – фосфорилированный фермент, превращается в неактивную форму под действием фосфатазы. Активация киназы фосфорилазы осуществляется путем фосфорилирования за счет АТФ в присутствии ионов Mg 2+ протеинкиназой.

Регуляция синтеза и распада гликогена носит каскадный характер и происходит путем химической модификации ферментов.

Поскольку синтез и распад гликогена протекают по разным метаболическим путям, эти процессы могут контролироваться реципрокно. Влияние гормонов на синтез и распад гликогена осуществляется путем изменения в противоположных направлениях активности двух ключевых ферментов: гликогенсинтазы и гликогенфосфорилазы с помощью их фосфорилирования и дефосфорилирования. Инсулин стимулирует синтез гликогена и тормозит распад, адреналин и глюкагон обладают противоположным эффектом.

5. Синтез рибосомных РНК

5. Синтез рибосомных РНК В обычных клетках синтез трех видов рРНК (28S, 18S и малой 5S) координирован, т. е. на одну молекулу 28S образуется одна молекула 18S и одна молекула 5S. Синтез 28S и 18S происходит в виде одного большого, общего для них предшественника (пре-рРНК), который затем

6. Гормоны регулируют синтез желтка и белка

6. Гормоны регулируют синтез желтка и белка Мы уже говорили, что у позвоночных животных желток будущего яйца синтезируется в печени. Этот синтез стимулируется женскими половыми стероидными гормонами - эстрогенами (подробнее см. специальную главу). Один из таких гормонов

Великий синтез

Великий синтез Как связать эволюцию с генетикой. Можно ли подойти к вопросам изменчивости, борьбы за существование, отбора - словом, дарвинизма, исходя не из тех совершенно бесформенных, расплывчатых, неопределенных воззрений на наследственность, которые только и

2.4. Конфронтация или новый синтез?

2.4. Конфронтация или новый синтез? Наиболее оправданной позицией многим эволюционистам уже давно представлялся синтез положений СТЭ с концепциями направленной эволюции и сальтационизма на основе достижений генетики. Разные авторы говорили, что пора переходить от

3. ПОВТОРНЫЙ ВХОД ВОЗБУЖДЕНИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫЙ СИНТЕЗ

3. ПОВТОРНЫЙ ВХОД ВОЗБУЖДЕНИЯ И ИНФОРМАЦИОННЫЙ СИНТЕЗ Описанная ранее концепция «светлого пятна» исходит из того, что сознание определяется некоторым уровнем возбудимости мозговых структур. Однако можно предположить, что этого недостаточно и в действительности

Синтез белка у эукариот

Глава 18. Обмен гликогена

Глава 18. Обмен гликогена Гликоген – основной резервный полисахарид в животных тканях. Он представляет собой разветвленный гомополимер глюкозы, в котором остатки глюкозы соединены в линейных участках?-1,4-гликозидными связями, а в точках ветвления – ?-1,6- гликозидными

Нарушения обмена гликогена

Нарушения обмена гликогена Гликогеновые болезни – группа наследственных нарушений в основе которых лежит снижение или отсутствие активности ферментов, катализирующих реакции синтеза или распада гликогена. К данным нарушениям относятся гликогенозы и

Синтез жирных кислот

Синтез жирных кислот Синтез жирных кислот происходит в основном в печени, в меньшей степени – в жировой ткани и лактирующей молочной железе. Гликолиз и последующее окислительное декарбоксилирование пирувата способствуют увеличению концентрации ацетил-КоА в матриксе

5.5. Альтернативные теории и синтез идей эволюционизма

5.5. Альтернативные теории и синтез идей эволюционизма В рамках научной методологии эволюционизму нет альтернативы, поскольку такой альтернативой может служить только креационизм. Однако сам эволюционизм не является однородным течением. Хотя после чтения популярных

Передача гормонального сигнала: синтез, секреция, транспорт гормонов, их действие на клетки-мишени и инактивация

Передача гормонального сигнала: синтез, секреция, транспорт гормонов, их действие на клетки-мишени и инактивация В определении понятия «гормон» было указано несколько этапов распространения гормонального сигнала (рис. 2.6). Рис. 2.6. Этапы распространения гормонального